3D打印技术已打印出各类实体器官和结构器官，此次新突破或能解决人工心脏的现有问题

为钢铁侠打印一颗心脏

本刊实习生 李名清/文

利用3D打印技术，打印一颗功能齐全的心脏，是整个3D打印医疗领域最大的挑战。近日，波兰华沙军事技术大学控制系的科学家们向着这个目标迈进了一大步。该大学正在研究用增强现实和人工神经网络技术来制造出完整的、具有功能的心腔，并且用硅胶和橡胶创造出了模型。

这个人造心脏模型的所有部分，包括血室、气室、瓣膜都是用3D打印技术制成的。其中，血室、气室是直接3D打印的，而瓣膜则是通过3D打印的模具用硅胶制成正确的形状。

研究人员能够为这个人工心脏的各个腔室分别提供动力，这也意味着他们能够不断对此进行改进，以便获得更好的结果。

与传统的人工心脏类似，他们制造出来的心脏有点像某种管道或者阀门装置。研究人员使用该模型来验证科学假说，并进行了大量实验性研究，这对未来人工心脏安全性的提高有极大帮助，而且降低了人造心脏的成本。

像心肌病、冠心病、心力衰竭等严重的心脏疾病，在常规药物、手术治疗无效时，需要进行心脏移植手术。目前，心脏移植面临的最大问题是供体不足，器官来源主要靠捐献。

北京阜外心血管病医院副主任医师韦丙奇在接受《财经》记者采访时说：“阜外医院一年有80多例心脏移植案例，远远无法满足患者需求。”

人工心脏的研制和应用，可以极大缓解供体不足的问题，给更多患者带来维持生命的希望。

人工心脏主要应用在心脏功能恢复的过渡、心脏移植的过渡，以及完全代替心脏功能的永久性治疗，可分为暂时性，即部分取代心脏的辅助性人工心脏（VAD）；长期性，即取代整个心脏的全人工心脏（TAH）。

它的工作原理是，利用机械的方法把血液输送到全身各器官以代替心脏的功能。对人工心脏的研究，已有半个多世纪，研究主要集中在美国和欧洲。早在1953年，美国人工心肺机首次用于心内直视手术获得成功。

已在临床上应用的TAH主要为：气动式Cardio West TAH和电动式AbioCor TAH。前者是用聚氨酯做成一对人工心室连接心房、主动脉以及肺动脉，外部连接一个空气泵，气流推动血液进出模仿心跳。

AbioCor TAH是2001年美国研发出第一颗全内置TAH。2013年法国研发出更新品Carmat TAH，被称为“全球第一颗永久性生物合成人工心脏”。至今，全内置人工心脏已经是第四代产品，其特点是微型，可放入8岁儿童胸腔；只有一个运动部件，最大程度降低故障风险；磁力学和流体力学悬浮式离心推进器，最大限度减少机械磨损，持久耐用。

在欧美国家，人工心脏无论作为治疗措施，还是心脏移植的过渡支撑，都已取得了长足的进步，新产品不断涌现，许多实验室产品已被商品化。

中国早在1965年研制出第一个心室辅助装置；2001年，上海同济大学附属东方医院使用德国产的“柏林心”，完成了亚洲首例人工脏植入手术。2005年12月，中德合资的cardio tech人工心脏研究机构正式入驻上海南汇医疗器械产业基地，中国在竞争激烈的人工心脏研究领域逐渐开始“进入角色”。

但是，由于人工心脏是一种基于多学科、多种技术集成的新生事物，其临床应用效果还不能有效控制，尤其是全人工心脏的应用效果，还有很长的路要走。韦丙奇分析，“人工心脏毕竟是机器，它容易造成对血红细胞、血小板磨损，不能像实体心脏那么完美。”

除此之外，人工心脏还有诸多不方便处，如装上气动式TAH的患者，需时刻有人陪伴，以防止机器故障；永远连在电池或电源上，以保持人工心脏持续工作；服用大量的血液稀释剂，来保持较低的体温；忍受人工心脏的噪音等。

全内置人工心脏的副作用较小，但因其更为复杂和精细，研发产品尚不如气动式TAH那样成熟。

3D打印技术可部分解决人工心脏的现有问题，尤其是对于研制小型化、高功能、少并发症的完全植入式人工心脏，它可以更好地解决心脏模型复杂、精细部分的模拟。未来随着技术的成熟，3D打印人工心脏会成为广大患者的福音，患者可以像钢铁侠一样自由地活动。

除了人工心脏，3D打印技术在医疗领域硕果累累，已经辅助科学家研制出各类实体器官和结构器官，如人工髋关节、人工肝脏、可存活的耳朵、血管组织等等，解决了很多患者苦苦等待的组织和器官移植的稀缺问题。可以说，一场由3D生物打印引领的医疗革命正在发生。